Новая кинематика для робота
Ученые лаборатории волновых процессов и систем управления МФТИ разработали бионические ноги антропоморфного робота с усовершенствованной кинематической схемой. Она позволяет энергоэффективно ходить и совершать динамичные движения, например, прыгать и плавно приземляться. Конструкция сочетает в себе биомеханические принципы человеческого тела с передовыми технологиями и превосходит существующие в России аналоги. Антропоморфные роботы — это машины, конструкция которых воспроизводит ключевые элементы морфологии человеческого тела: две руки, две ноги, торс и голова. В отличие от традиционных узкоспециализированных роботов, которым нужны специальные условия для работы, они смогут заменить человека без изменений архитектуры среды: перемещать грузы на складе, работать в пункте выдачи заказов, спасать жизни при тушении пожаров и тп. Обычно разработчики антропоморфных роботов стремятся имитировать биомеханику человека, последовательно располагая множество тяжелых моторов, выполняющих роль мышц, по всей ноге — от бедра до стопы. Однако такая конфигурация делает движения энергозатратными, медленными и жесткими, как если бы человек шел с гирями, прикованными к ногам. Инженеры МФТИ, с применением цифрового моделирования в собственном программном обеспечении, изобрели принципиально новую конструкцию механизма ног робота. В основе решения лежит оригинальная кинематическая система тяг и электроприводов, позволившая перенести электродвигатели, управляющие движением ног, в их верхнюю часть, а также разделить функции сокращения ноги и маха ногой вперед/назад на независимые моторы. Благодаря этому значительно снижена масса нижней части конечностей, что улучшает динамические характеристики робота, облегчает контроль равновесия и повышает его маневренность при одновременном снижении инерционных нагрузок на сочленения. Отдельные моторы на сокращение ноги и мах позволяют повысить энергоэффективность и упростить управление - например, для выполнения движения приседа или прыжка человеку необходимо работать одновременно мышцами бедра, колена и щиколотки, а разработанному роботу - только мотором сокращения ноги. При этом остальные моторы можно “заморозить” и сэкономить энергию. “Стопу” и “щиколотку” робота изготовили из прочных и легких материалов: углепластика, дюралевых сплавов и деталей, напечатанных на 3D-принтере из конструкционных материалов. Совмещенная со специальными тягами зубчатая передача, выполняющая роль коленей, обеспечивает движениям робота не только все степени свободы, характерные для человеческого тела, но и превосходящие их.
Ученые лаборатории волновых процессов и систем управления МФТИ разработали бионические ноги антропоморфного робота с усовершенствованной кинематической схемой. Она позволяет энергоэффективно ходить и совершать динамичные движения, например, прыгать и плавно приземляться. Конструкция сочетает в себе биомеханические принципы человеческого тела с передовыми технологиями и превосходит существующие в России аналоги. Антропоморфные роботы — это машины, конструкция которых воспроизводит ключевые элементы морфологии человеческого тела: две руки, две ноги, торс и голова. В отличие от традиционных узкоспециализированных роботов, которым нужны специальные условия для работы, они смогут заменить человека без изменений архитектуры среды: перемещать грузы на складе, работать в пункте выдачи заказов, спасать жизни при тушении пожаров и тп. Обычно разработчики антропоморфных роботов стремятся имитировать биомеханику человека, последовательно располагая множество тяжелых моторов, выполняющих роль мышц, по всей ноге — от бедра до стопы. Однако такая конфигурация делает движения энергозатратными, медленными и жесткими, как если бы человек шел с гирями, прикованными к ногам. Инженеры МФТИ, с применением цифрового моделирования в собственном программном обеспечении, изобрели принципиально новую конструкцию механизма ног робота. В основе решения лежит оригинальная кинематическая система тяг и электроприводов, позволившая перенести электродвигатели, управляющие движением ног, в их верхнюю часть, а также разделить функции сокращения ноги и маха ногой вперед/назад на независимые моторы. Благодаря этому значительно снижена масса нижней части конечностей, что улучшает динамические характеристики робота, облегчает контроль равновесия и повышает его маневренность при одновременном снижении инерционных нагрузок на сочленения. Отдельные моторы на сокращение ноги и мах позволяют повысить энергоэффективность и упростить управление - например, для выполнения движения приседа или прыжка человеку необходимо работать одновременно мышцами бедра, колена и щиколотки, а разработанному роботу - только мотором сокращения ноги. При этом остальные моторы можно “заморозить” и сэкономить энергию. “Стопу” и “щиколотку” робота изготовили из прочных и легких материалов: углепластика, дюралевых сплавов и деталей, напечатанных на 3D-принтере из конструкционных материалов. Совмещенная со специальными тягами зубчатая передача, выполняющая роль коленей, обеспечивает движениям робота не только все степени свободы, характерные для человеческого тела, но и превосходящие их.